JPH0283987A - 圧電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

アクチュエータハウジング内にピストン孔を形成してピ
ストン孔内にピストンを摺動可能に挿入し、ピストン端
面により画定された可変容積室をピストンの一側に有す
ると共にピストン他側とアクチュエータハウジング間に
圧電素子を挿入し、可変容積室内に皿ばねを挿入してこ
の皿ばねによりピストンを介して圧電素子に圧縮荷重を
付与するようにした圧電アクチュエータが公知である（
特開昭５９−２０６６６８号公報参照）。この圧電アク
チュエータでは圧電素子として多数の圧電素子片を積層
した積層型圧電素子を用いており、この積層型圧電素子
に電荷をチャージして積層型圧電素子が伸長したときに
ピストンが移動して可変容積室の容積が減少せしめられ
、それによって可変容積室内に充填された燃料の圧力が
高められる。次いで積層型圧電素子にチャージされた電
荷がディスチャージされて積層型圧電素子が収縮したと
きにピストンが移動して可変容積室の容積が増大せしめ
られ、それによって可変容積室内の燃料圧が低下せしめ
られる。ところがこのような積層型圧電素子では各圧電
素子片間に微少な空隙が存在し、その結果圧電素子が伸
長を開始して可変容積室内の燃料圧が高まるとこれら空
隙が潰れるまで圧電素子の伸長作用が停止せしめられる
。即ち、圧電素子の伸長作用に遊びが存在し、この遊び
のために圧電素子の十分な伸長■を確保できない。また
、圧電素子の収縮動作に対する可変容積室内の燃料圧低
下の良好な応答性を確保するには圧電素子とピストンと
が離れないことが必要である。そこで」二連の圧電アク
チュエータでは皿ばねによりピストンを介して圧電素子
に圧縮荷重を加え、それによって圧電素子片間の微少空
隙を予め潰しておくことにより圧電素子に電荷がチャー
ジされたときに圧電素子が十分に伸長するようにし、更
にピストンと圧電素子とが離れないようにして圧電素子
が収縮したときにただちに可変容積室の容積が増大する
ようにしている。

また、中空円筒体の外周面上に中空円筒体の横断面内に
おいて点対称に配置された複数個のスリットを形成する
ことにより中空円筒体にばね機能をもたせ、中空円筒体
の内部に中空円筒体の内径よりも小さな外径を有する積
層型圧電素子を挿入し、中空円筒体の両端部に螺着され
た枠間において積層型圧電素子を保持するようにした圧
電アクチュエータが公知である　（特開昭５８−１０６
８８１号公報参照）。この圧電アクチュエータでは中空
円筒体のばね力により積層型圧電素子に圧縮荷重を与え
て圧電素子片間の微少空隙を潰し、それによって圧電素
子伸長作用時の遊びをなくすようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら特開昭５９−２０６６６８号公報に記載さ
れているように皿ばねを用いると皿ばねはピストンに対
して−様な分布荷重を加えることができず、ピストンに
偏荷重が加わる。ところがピストンに偏荷重が加わると
ピストンがピストン孔に対して傾斜するためにピストン
が偏摩耗を生じ、更にピストンが傾斜すると圧電素子に
偏荷重が作用するために圧電素子が破損するという問題
を生ずる。

これは皿ばねに代えて圧縮ばねを用いたときでも同じで
ある。

また、特開昭５８−１０６８８１号公報に記載されてい
る圧電アクチュエータではばね機能を有する中空円筒体
が何ら拘束を受けていないために中空円筒体の中心軸線
が湾曲してしまい、その結果圧電素子に偏荷重が作用し
て圧電素子が破損してしまうという問題を生ずる。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本発明によればアクチュエ
ータハウジング内にピストン孔を形成してこのピストン
孔内にピストンを摺動可能に挿入し、ピストン端面によ
り画定された可変容積室をピストンの一側に有すると共
にピストン他側とアクチュエータハウジング間に圧電素
子を挿入し、ピストンとアクチュエータハウジング間に
ばねを挿入してこのばねによりピストンを介して圧電素
子に圧縮荷重を付与するようにした圧電アクチュエータ
において、上述のばねをピストンの外周面上に嵌着され
た中空筒体より形成し、この中空筒体がその外周面上に
横断面内において点対称に形成された複数個のスリット
を存している。

〔作　用〕

ばね機能を有する中空筒体がピストンの外周面上に嵌着
されているので中空筒体はピストンによって拘束される
。その結果、中空筒体の中心軸線は湾曲することなく直
線状に維持されるためにピストンに偏荷重が作用するこ
となく、更に圧電素子に偏荷重が作用することがない。

（実施例〕 第１図から第７図に本発明をユニットインジェクタに適
用した場合について示す。

第１図から第４図を参照すると、１はハウジング本体、
２はその先端部にノズル口３を形成したノズル、４はス
ペーサ、５はスリーブ、６はこれらノズル２、スペーサ
４、スリーブ５をハウジング零体１に固締するためのノ
ズルホルダを夫々示す。ノズル２内にはノズル口３の開
閉制御を行なうニードル７が摺動可能に挿入され、ニー
ドル７の頂部は加圧ピン８を介してスプリングリテーナ
９に連結される。このスプリングリテーナ９は圧縮ばね
１０により常時下方に向けて押圧され、この押圧力は加
圧ピン８を介してニードル７に伝えられる。従ってニー
ドル７は圧縮ばねｌＯによって常時閉弁方向に付勢され
ることになる。

一方、ハウジング本体１内にはニードル７と共軸的にプ
ランジャ孔１１が形成され、このプランジャ孔１１内に
プランジャ１２が摺動可能に挿入される。プランジャ１
２の上端部はタペット１３に連結され、このタペット１
３は圧縮ばね１４により常時上方に向けて付勢される。

このタペット１３は機関駆動のカム（図示せず）により
上下動せしめられ、それによってプランジャ１２がプラ
ンジャ孔ｌｌ内において上下動せしめられる。−方、プ
ランジャ１２下方のプランジャ孔１１内にはプランジャ
１２の下端面１２ａによって画定された燃料加圧室１５
が形成される。この燃料加圧室１５は棒状フィルタ１６
および燃料通路１７　（第４図）を介してニードル加圧
室１８に連結され、このニードル加圧室１８はニードル
７周りの環状燃料通路１９を介してノズル口３に連結さ
れる。

また、プランジャ孔１１の内壁面上には第３図に示すよ
うにプランジャ１２が上方位置にあるときに燃料加圧室
１５内に開口する燃料供給ボート２０が形成され、この
燃料供給ボート２０から燃料加圧室１５内に２〜３ｋｇ
／ｃｆｆｌ程度のフィード圧の燃料が供給される。この
燃料供給ボート２０は燃料供給ボート２０から直角方向
に延びる燃料排出通路２０ａおよび開弁圧が２〜３　ｋ
ｇ　／　ｃａｔ程度のリリーフ弁（図示せず）を介して
例えば燃料タンク（図示せず）に接続される。また、第
３図に示されるようにプランジャ孔１１に対して燃料供
給ボート２０と反対側には燃料供給ボート２０の穿設作
業上必然的に形成される燃料ボート２１が形成され、こ
の燃料ボート２１の外端部は盲栓２２によって閉鎖され
る。この燃料ボート２１は燃料供給ボート２０と共軸的
に延びてプランジャ孔１１内に開口する。プランジャ孔
１１の内壁面上には燃料供給ボート２０から燃料ボート
２１に向けて延びる円周溝２３が形成される。従ってプ
ランジャ１２が下降してプランジャ１°２が燃料供給ボ
ート２０および燃料ボート２１を閉鎖したときに燃料供
給ボート２０と燃料ボート２１とは円周溝２３を介して
互いに連通せしめられ、従って燃料ボート２１内の燃料
圧は燃料供給ボート２０内と同じフィード圧に維持され
る。ニードル７を押圧するための圧縮ばね１０を収容す
る圧縮ばね収容室２４は燃料返戻通路２５を介して燃料
供給ボート２０に連結され、圧縮ばね収容室２４内に漏
洩した燃料は燃料返戻通路２５を介して燃料供給ボート
２０内に返戻される。一方、プランジャ下端面１２ａよ
りもわずかばかり上方のプランジャ１２の外周面上には
円周溝２６が形成され、この円周溝２６はプランジャ１
２内に穿設された燃料逃し孔２７を介して燃料加圧室１
５内に連通せしめられる。

一方、ハウジング本体１内にはプランジャ孔１１内の側
方近傍において横方向に延びる摺動孔３０が形成される
。従ってこの摺動孔３０はその軸線がプランジャ１２と
ニードル７の共通軸線にほぼ直交する直線に対し間隔を
隔てて平行をなすように形成される。この摺動孔３０内
には溢流弁３１が摺動可能に挿入される。第１図および
第２図に示されるように摺動孔３０は互いに共軸的に配
置された小径孔３２と大径孔３３からなり、これら小径
孔３２と大径孔３３の間には小径孔３２および大径孔３
３の共通軸線に対してほぼ垂直をなす段部３４が形成さ
れる。この段部３４と小径孔３２との接続部には環状を
なす弁座３５が形成される。一方、溢流弁３１はＪＪＸ
径孔３２内に位置する小径部３６と大径孔３３内に位置
する大径部３７からなる。小径部３６の外端部には小径
孔３２の内壁面と密封的に接触する第１の環状嵌合部３
８が形成され、大径部３７の外端部には大径孔３３の内
壁面と密封的に接触する第２の環状嵌合部３９が形成さ
れる。これら第１環状嵌合部３８と第２環状嵌合部３９
間の溢流弁３１の外周面上には弁座３５上に着座可能な
環状弁部４０が形成される。環状弁部４０と第１環状嵌
合部３８間の溢流弁３１の外周面周りには環状の加圧燃
料導入室４１が形成され、環状弁部４０と第２環状嵌合
部３９間の溢流弁３１の外周面周りには環状の燃料溢流
室４２が形成される。第２図に示されるように燃料溢流
室４２を画定する大径部３７の外周面の径は小径孔３２
の径よりも大きく形成されており、従って燃料溢流室４
２の容積はかなり小さく形成されている。小径孔３２の
外端部は盲栓４３により閉鎖されており、盲栓４３と溢
流弁３Ｉとの間には溢流弁背圧室４４が形成される。

この溢流弁背圧室４４内には溢流弁３１の環状弁部４０
を弁座３５から引き離す方向、即ち溢流弁３１を開弁方
向に向けて付勢する圧縮ばね４５が挿入される。溢流弁
３１の大径部３７内には半径方向に延びて燃料溢流室４
２内に開口する燃料通路４６が形成され、小径部３６内
には軸線方向に延びて溢流弁背圧室４４内に開口する燃
料通路４７が形成される。これらの燃料通路４６　、４
７は溢流弁３１内において互いに連通しており、従って
溢流弁背圧室４４は燃料通路４６　、４７を介して燃料
溢流室４２に連通ずる。第２環状嵌合部３９側の溢流弁
３１の端面４８の中央部には燃料通路４６の近傍まで延
びる凹溝４９が形成される。このように溢流弁３工内に
は凹？′！４４９および燃料通路４６゜４７が形成され
ているので溢流弁３１のｆｆｆｆ１はかなり小さくなる
。

第４図に示されるようにハウジング本体１内には燃料通
路１７から上方に延びて常時加圧燃料導入室４１内に開
口する燃料溢流路５０が形成される。この燃料溢流路５
０は常時燃料加圧室１５に連通しており、従って加圧燃
料導入室４１は常時燃料加圧室１５に連通している。ま
た、第７図に示されるように溢流弁背圧室４４は燃料通
路５１を介して垂直方向に延びる燃ｔ４通路５２に連結
され、この燃料通路５２の下端部は第３図に示すように
燃料ボート２１に連結される。また、第７図に示される
ように燃料溢流室４２は燃料流出通路５３に連結され、
この燃料流出通路５３から流出した燃料は例えば燃料タ
ンク（図示せず）へ返戻される。

第１図および第２図に示されるように摺動孔３０の大径
孔３３の外端部にはロフト６０を案内支持するロアトガ
イド６１が嵌着され、このロアトガイド６１はその内部
にロッド孔６２を具備する。ロッド６０はロッド孔６２
内に摺動可能に挿入された中空円筒状の小径部６３と、
大径孔３３内に摺動可能に挿入された大径部６４からな
り、大径部６４の端面が溢流弁３１の端面４８に当接せ
しめられる、ロントガイド６１の内端部とロッド６０の
大径部６４間にはロッド背圧室６５が形成される。大径
部６４と反対側のロッド６０の端部には小径部６３の端
面６３ａにより画定された圧力制御室６６が形成される
。この圧力制御室６６の上方にはアクチュエータ７０が
配置される。第１図および第２図に示されるようにロッ
ド６０は中空円筒状をなしており、従ってロッド６０の
質量はかなり小さくなる。

第１図および第５図に示されるようにアクチュエータ７
０はハウジング本体１と一体形成されかつその内部にピ
ストン孔７１を形成したアクチュエータハウジング７２
と、ピストン孔７１内に摺動可能に挿入された中空円筒
状のピストン７３と、アクチュエータハウジング７２の
頂部を覆う端板７４と、端板７４をアクチュエータハウ
ジング７２の頂部に固定するための端板ホルダ７５と、
端板７４の上端部を覆う合成樹脂製キャップ７６とを具
備する。ピストン７３と端板７４間には多数の圧電素子
板を積層した積層型ピエゾ圧電素子７７が挿入され、ピ
ストン７３下方のピストン孔７１内にはピストン７３の
下端面によって画定された可変容積室７８が形成される
。この可変容積室７８は燃料通路７９を介して圧力制御
室６６に連通ずる。ピストン７３とアクチュエータハウ
ジング７２間には環状の冷却室８０が形成され、この冷
却室８０内にはピストン７３を常時上方に向けて付勢す
る弾櫟性中空円筒体８１が挿入される。

ピエゾ圧電素子７７に電荷をチャージするとビエゾ圧電
素子７７は軸方向に伸長し、その結果可変容積室７８の
容積が減少する。一方、ピエゾ圧電素子７７にチャージ
された電荷をディスチャージするとピエゾ圧電素子７７
は軸方向に収縮し、その結果可変容積室７８の容積が増
大する。

第５図に示されるようにハウジング本体１には逆止弁８
２が挿入される。この逆止弁８２は弁ポート８３の開閉
制御をするボール８４と、ボール８４のリフト量を規制
するロフト８５と、ボール８４およびロッド８５を常時
下方に向けて押圧する圧縮ばね８６とを具備し、従って
弁ボート８３は通常ボール８４によって閉鎖される。逆
止弁８２の弁ボート８３は燃料流入通路８７を介して例
えば低圧燃料ポンプ（図示せず）に連結され、２〜３に
＋ｒ／−の低圧の燃料が燃料流入通路８７から供給され
る。逆止弁８２は可変容積室７８内に向けてのみ流通可
能であり、従って可変容積室７８内の燃料圧が２〜３ｋ
ｔｒ１０Ｊよりも低下すると燃料が逆止弁８２を介して
可変容積室７日内に補給される。従って可変容積室７８
内は常時燃料によって満たされている。一方、第５図に
示されるように冷却室８０の下端部は燃料流入通路８８
を介して例えば低圧燃料ポンプ（図示せず）に連結され
、２〜３　ｋｇ／ｃｆｆｌの低圧の燃料が燃料流入通路
８８から冷却室８０内に供給される。この燃料によって
ピエゾ圧電素子７７が冷却される。また、第３図に示さ
れるように冷却室８０の下端部は燃料流出通路８９を介
して燃料供給ボー）２０に連結され、この燃料供給ボー
ト２０内に冷却室８０から燃料供給ポート２０に向けて
のみ流通可能な逆止弁９０が配置される。この逆止弁９
０は弁ボート９１の開閉制御をするボール９２と、ボー
ル９２のリフト量を規制するロッド９３と、ボール９２
およびロッド９３を常時上方に向けて押圧する圧縮ばね
９４からなる。冷却室８０内の燃料はピエゾ圧電素子７
７を冷却した後、燃料流出通路８９を介して燃料供給ポ
ート２０に供給される。

また、第１図および第２図に示されるように冷却室８０
の下端部は燃料通路９５を介してロッド背圧室６５に連
結され、従ってロッド背圧室６５は２〜３ｋｇ／−の燃
料で満たされる。

第１図および第５図に示すように前述した如くアクチュ
エータハウジング７２内に形成された冷却室８０内には
ピストン７３を常時上方に向けて付勢する弾撥性中空円
筒体８１が挿入される。この中空円筒体８１は第８図お
よび第９図に示されるように一様肉厚の薄肉中空円筒体
からなり、この中空円筒体８１はその全長に亘って−様
な外径と−様な内径を有する。中空円筒体８工の外周面
上には軸線に−に方向において交互に等間隔を隔てて配
置された第１群のスリット１００と第２群のスリット１
０１が形成され、これらの各スリット１００　、１０１
は中空円筒体８１の内周面上まで中空円筒体８１内を貫
通して延びる。第１群の各スリ７ｌ−１００は中空円筒
体８１の横断面内において軸線に−Ｋに対して点対称に
配置された一対のスリットからなる。従って第９図に示
されるように各スリット１００は同一の角度範囲に亘っ
て延びており、各スリット１００間には軸線に−Ｋに対
して点対称に配置されかつ同一の角度範囲に亘って延び
る橋絡部１０２が形成される。一方、第２群の各スリッ
ト１０１　は第１群の各スリット１００に対して９０度
だけずれた同一の形状を有する。従って、第２群の各ス
リット０１は中空円筒体８１の横断面内において軸線に
−Ｋに対して点対称に配置されかつ同一の角度範囲に亘
って延びる一対のスリットからなり、これらのスリット
間には中空円筒体８１の横断面内において軸線に−Ｋに
対して点対称に配置されかつ同一の角度範囲に亘って延
びる橋絡部１０３が形成される。また、各スリット１０
０　、　ｌｏｔの横巾は同一である。

第１０図および第１１図に弾撥性中空円筒体の別の実施
例を示す。この実施例では中空円筒体８１′の外周面上
に軸線に−に方向において交互に等間隔を隔てて配置さ
れた第１群のスリット１０と第２群のスリット１１１が
形成される。第１群の各スリット１１０は中空円筒体８
１′の横断面内において軸線に−Ｋに対して点対称に配
置された３個のスリットからなる。従って第１１図に示
されるように各スリット１１０は同一の角度範囲に亘っ
て延びており、各スリ７ｌ−１１０間には軸線に−Ｋに
対して点対称に配置されかつ同一の角度範囲に亘って延
びる橋絡部１１２が形成される。一方、第２群の各スリ
ット１１１は第１群の各スリクト１１０に対して６０度
だけずれた同一の形状を有する。

従って、第２群の各スリ７）　１１１は中空円筒体８１
′の横断面内において軸４９　Ｋ　−Ｋに対して点対称
に配置されかつ同一の角度範囲に亘って延びる３個のス
リットからなり、これらのスリット間には中空円筒体８
１′の横断面内において軸線に−Ｋに対して点対称に配
置されかつ同一の角度範囲に亘って延びる橋絡部１１３
が形成される。また、各スリ７ｌ−１１０、１１１の横
巾は同一である。

第８図および第１０図に示す弾ＩＱ性中空円筒体８１　
、８１　’はかなりの高荷重まで荷重と歪が直線性を有
する。第１図および第５図に示されるようにこの弾ｔａ
性中空円筒体８１はピストン７３の円筒状外周面上に圧
縮された状態で嵌着され、従ってこの中空円筒体８１の
ばね力によりピストン７３を介してピエゾ圧電素子７７
に圧縮荷重が加えられる。中空円筒体８１はピストン７
３の円筒状外周面上に嵌着されるので中空円筒体８１は
ピスト７７３０円筒状外周面により保持され、従って中
空円筒体８１はその軸線が湾曲することなく、直線状に
維持される。その結果、中空円筒体８Ｉによってピスト
ン７３に−様な分布荷重が作用し、偏荷重が作用しない
のでピストン７３がピストン孔７１の軸線に対して傾く
ことがなく、斯くしてピストン７３が偏摩耗するのを阻
止することができる。更にピストン７３が（頃くことが
ないのでピエゾ圧電素子７７に偏荷重が作用することも
なく、従ってピエゾ圧電素子７７が破損するのを阻止す
ることができる。

前述したように燃料は燃料流入通路８８を介して冷却室
８０内に供給され、次いでこの燃料はピエゾ圧電素子７
７を冷却した後、燃料流出連路８９および逆止弁９０を
介して燃料供給ボート２０内に供給される。第３図に示
すようにプランジャ１２が上方位置にあるときには燃料
供給ボート２０から燃料加圧室１５内に燃料が供給され
、従ってこのときには燃料加圧室１５内は２〜３　ｋｇ
／ｃｔＪ程度の低圧になっている。一方、このときピエ
ゾ圧電素子７７は最大収縮位置にあり、このとき可変容
積室７８および圧力制御室６６内の燃料圧は２〜３　ｋ
ｇ　／　ｃｎｉ程度の低圧になっている。従ってこのと
き溢流弁３１は圧縮ばね４５のばね力により第１図およ
び第２図において右方に移動して環状弁部４０が弁座３
５から離れている、即ち溢流弁３１が開弁じている。従
って燃料加圧室１５内の低圧の燃料は一方では燃料溢流
路５０および加圧燃料導入室４１を介して燃料溢流室４
２内に供給され、他方では燃料通路５２　、５１、溢流
弁背圧室４４および溢流弁３１内の燃料通路４７　、４
６を介して燃料溢流室４２内に供給され、燃料溢流室４
２内に供給された燃料は燃料流出通路５３から排出され
る。従ってこのとき加圧燃料導入室４１、燃料溢流室４
２および溢流弁背圧室４４内も２〜３ｋｇ／ｃｉの低圧
の燃料で満されている。

次いでプランジャ１２が下降すると燃料供給ボート２０
および燃料ボート２１がプランジャ１２によって閉鎖さ
れるが溢流弁３１が開弁じているために燃料加圧室１５
内の燃料は燃料溢流路５０、溢流弁２２の加圧燃料導入
室４１を介して燃料溢流室４２内に流出する。従ってこ
のときも燃料加圧室１５内の燃料圧は２〜３ｋｇ／ｃｄ
程度の低圧となっている。

次いで燃料噴射を開始すべくピエゾ圧電素子７７に電荷
がチャージされるとピエゾ圧電素子７７は軸線方向に伸
長し、その結果ピストン７３が下降するために可変容積
室７８および圧力制御室６６内の燃料圧が急激に上昇す
る。圧力制御室６６内の燃料圧が上昇するとロッド６０
が第１図および第２図において左方に移動するためにそ
れに伴なって溢流弁３１も左方に移動し、溢流弁３１の
環状弁部４０が弁座３５に当接して溢流弁３１が閉弁せ
しめられる。溢流弁３１が閉弁すると燃料加圧室１５内
の燃料圧はプランジャ１２の下降運動により急速に上昇
し、燃料加圧室１５内の燃料圧が予め定められた圧力、
例えば１５００ｋｇ／−以上の一定圧を越えるとニード
ル７が開弁してノズル口３から燃料が噴射される。この
とき燃料溢流路５０を介して溢流弁３１の加圧燃料導入
室４１内にも高圧が加わるが加圧燃料導入室４１の軸方
向両端面の受圧面積が等しいためにこの高圧によって溢
流弁３１に駆動力が作用しない。

次いで燃料噴射を停止すべくピエゾ圧電素子７７にチャ
ージされた電荷がディスチャージされるとピエゾ圧電素
子７７が収縮する。その結果、ピストン７３が中空円筒
体８１のばね力により上昇せしめられるために可変容積
室７８および圧力制御室６６内の燃料圧が低下する。前
述したようにロッド６０および溢流弁３１の質量は小さ
く、従って圧力制御室６６内の燃料圧が低下するとロフ
ト６０および溢流弁３１が圧縮ばね４５のばね力により
ただちに第１図および第２図において右方に移動し、溢
流弁３１の環状弁部４０が弁座３５から離れて溢流弁３
１が即座に開弁する。溢流弁３１が開弁すると燃料加圧
室１５内の高圧の燃料が燃料溢流路５０および加圧燃料
導入室４１を介して燃料溢流室４２内に噴出し、その結
果燃料加圧室１５内の燃料圧は急速に低下する。一方、
燃料溢流室４２の容積が小さいために加圧燃料が燃料溢
流室４２内に噴出すると燃料溢流室４２内の燃料圧は一
時的にかなり高圧となる。前述したように溢流弁３１の
大径部３７の端面４８と燃料溢流室４２間には第２環状
嵌合部３９が形成されているので燃料溢流室４２内に発
生した高圧が溢流弁３１の大径部３７の端面４８に作用
しない。

その結果、燃料溢流室４２内に発生した高圧は摺動孔３
０の大径孔３３の断面積から小径孔３２の断面積を差引
いた面積に対して溢流弁３１の開弁方向にのみ作用し、
斯くして溢流弁３１は燃料溢流室４２内に発生した高圧
によって開弁方向に付勢されることになる。また燃料溢
流室４２内に高圧の燃料が噴出するとこの高圧燃料の一
部は溢流弁３工内の燃料通路４６を介して燃料通路４７
から溢流弁背圧室４４内に噴出する。このように燃料通
路４７から高圧の燃料が噴出すると噴出作用の反力によ
り溢流弁３１には開弁方向の付勢力が作用することにな
る。また、高圧燃料が溢流弁背圧室４４内に噴出すると
溢流弁背圧室４４内の燃料圧が上昇し、その結果溢流弁
背圧室４４内の燃料圧によって溢流弁３１には開弁方向
の付勢力が作用する。このように溢流弁３１が開弁する
と燃料溢流室４２内の圧力上昇、燃料通路４７からの燃
料噴出作用および溢流弁背圧室４４内の圧力上昇によっ
て溢流弁３１に開弁方向の付勢力が作用するために溢流
弁３１の゛環状弁部４０が弁座３５を離れるや否や溢流
弁３工は急速に開弁せしめられ、更に溢流弁３１は一旦
開弁すると開弁状態に保持される。従って溢流弁３１が
開弁すると燃料加圧室１５内の燃料圧が連続的に急速に
低下するために溢流弁３１が開弁するとただちにニード
ル７が下降して燃料噴射が停止せしめられる。一方、溢
流弁３１を開弁するためにピエゾ圧電素子７７が収縮せ
しめられて可変容積室７８の燃料圧が低下せしめられた
ときに可変容積室７８の燃料圧が燃料流入通路８７　（
第５図）内の燃料圧よりも低くなれば逆止弁８２を介し
て低圧の燃料が可変容積室７８内に補給される。

次いでプランジャ１２が更に下降するとプランジャ１２
の外周面上に形成された円周溝２６が燃料供給ボート２
０および燃料ボート２１に連通ずる。このとき燃料加圧
室１５内の燃料圧が燃料供給ボート２０および燃料ボー
ト２１内の燃料圧よりも高いときは燃料加圧室１５内の
燃料がプランジャ１２内に形成された燃料逃し孔２７お
よび円周溝２６を介して燃料供給ボート２０および燃料
ボート２１内に排出される。次いでプランジャ■２が上
昇して上端位置まで戻り、再び下降を開始する。

このようにプランジャ１２には燃料加圧室１５内の燃料
圧が１５００ｋｇ／−以上の高圧となるように強力な下
向きの駆動力が与えられる。しかしながら摺動孔３０は
プランジャ１２の側方に配置されているので摺動孔３０
が歪むことなく、斯くして溢流弁３１の円滑な摺動作用
を確保することができる。また、摺動孔３０はプランジ
ャ１２の側方において横方向に延びるように配置されて
いるので摺動孔３０を燃料加圧室１５に近接して配置す
ることかできる。その結果、燃料溢流路５０の長さを短
かくすることができるので燃料溢流路５０も含めた燃料
加圧室１５の容積を小さくすることができる。従って燃
料加圧室１５内の燃料圧を容易に高圧化することができ
るので良好な噴射燃料の微粒化を確保することができる
。更に、燃料加圧室１５の容積を小さくすることができ
るので溢流弁３１が開弁じたときに燃料加圧室１５内の
燃料圧がただちに低下し、燃料噴射がただちに停止する
。従って溢流弁３１が開弁じた後に低圧下で燃料噴射が
継続することがないのでスモークの発生を抑制でき、し
かも機関出力を向上できると共に燃料消費率を向上する
ことができる。また、溢流弁３１の開閉動作に応動して
燃料噴射量が即座に立上り、燃料噴射が即座に停止する
ので良好なパイロット噴射を行なうことができる。

また、摺動孔３０をプランジャ１２の側方において横方
向に延びるように形成することによってユニットインジ
ェクタの横巾を狭くすることができ、更にピエゾ圧電素
子７７をその軸線が摺動孔３０およびロッド６０の共通
軸線に対してほぼ直角をなすように、即ちプランジャ１
２とニードル７の共通軸線に対してほぼ平行をなすよう
に配置することによってユニットインジェクタの横巾を
更に狭くすることができる。

〔発明の効果〕

ばね機能を存する中空筒体をピストンの外周面上に嵌着
することによってピストンの偏摩耗を阻止することがで
き、圧電素子が破損するのを阻止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第４図のｒ−を線に沿ってみたユニットインジ
ェクタの側面断面図、第２図は第１図の一部の拡大側面
断面図、第３図は第４図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ってみ
た側面断面図、第４図は第１図の■−■線に沿ってみた
側面断面図、第５図は第１図および第７図のｖ　−ｖ　
ｗＡに沿ってみた側面断面図、第６図は第１図の平面図
、第７図は第１図の■−■線に沿ってみた平面断面図、
第８図は弾１８性中空円筒体の拡大側面図、第９図は第
８図のＩＸ−ＩＸ線に沿ってみた断面図、第１０図は弾
撥性中空円筒体の別の実施例の拡大断面図、第１１図は
第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿ってみた断面図である。 ３・・・ノズル口、　　　　　７・・・ニードル、１１
・・・プランジャ孔、　　１２・・・プランジャ、１５
・・・燃料加圧室、　　２０・・・燃料供給ポート、３
０・・・摺動孔、　　　　　３Ｉ・・・溢流弁、４Ｉ・
・・加圧燃料導入室、４２・・・燃料溢流室、６０・・
・口７ド、　　　　　６６・・・圧力制御室、７１・・
・ピストン孔、 ７２・・・アクチュエータハウジング、７３・・・ピス
トン、　　　　７７・・・ピエゾ圧電素子、７８・・・
可変容積室、 ８１　、８１　’・・・弾撥性中空円筒体、１００　、
１０１　、１１０　、１１１　・・・スリット。 ｖ 第１図 第 図 ■ 第４図 第 図 第 図 第 図 第１０図 第 図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクチュエータハウジング内にピストン孔を形成して該
   ピストン孔内にピストンを摺動可能に挿入し、ピストン
   端面により画定された可変容積室をピストンの一側に有
   すると共にピストン他側とアクチュエータハウジング間
   に圧電素子を挿入し、ピストンとアクチュエータハウジ
   ング間にばねを挿入して該ばねによりピストンを介して
   圧電素子に圧縮荷重を付与するようにした圧電アクチュ
   エータにおいて、上記ばねをピストンの外周面上に嵌着
   された中空筒体より形成し、該中空筒体がその外周面上
   に横断面内において点対称に形成された複数個のスリッ
   トを有する圧電アクチュエータ。